DE2925588A1

DE2925588A1 - Verfahren und vorrichtung zum beschichten einer bahn

Info

Publication number: DE2925588A1
Application number: DE19792925588
Authority: DE
Inventors: Hiroki Saito
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1979-06-25
Publication date: 1980-01-10
Also published as: JPS553860A; US4265941A; DE2925588C2; GB2029733A; GB2029733B; JPS5927232B2

Description

PATENTANWALTS A. GRÜNECKER

DlPL-ING₁

* O Ό C E Q Q ^Η· KINKELDEY W. STOCKMAIR

DR-ING · A.E ICAUTECH

K. SCHUMANN

_m OR RER NAT ■ DtPU-PHYS

P. H. JAKOB

aPL-iNa

G. BEZOLD

DR HER NW· CIPL-CHEM

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

P 14 013

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen einer verflüssigten Beschichtungsmischung auf einen bandförmigen flexiblen Träger (nachfolgend als "Bahn" bezeichnet) in Form einer Schicht.

Eines der in großem Umfange angewendeten bekannten Verfahren auf dem Gebiet des Aufbringens einer verflüssigten Beschichtungsmischung (nachfolgend als "Beschichtungsflüssigkeit" bezeichnet) in Form einer Schicht auf eine Bahn ist ein Mehrschichten-Gleit-Tropfen- bzw. -Raupenbeschichtungsverfahren, wie es in der US-Patentschrift 2 761 791 beschrieben ist. Bei diesem Verfahren wird eine Vielzahl von Beschichtungsflüssigkeiten, die entlang einer Vielzahl von schrägen Flächen laufen, in Form einer Schicht auf eine laufende Bahn aufgebracht mittels eines Tropfens bzw. einer Raupe (Sicke), der bzw. die an der Stelle entsteht, wo die Flüssigkeiten die Bahn berühren.

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TELEFON (O8O) 22 28 62 TELEX 05-39380 TELE3RAMME MONAPAT TELHKOf³IERER

Bei diesem Verfahren ist es wesentlich, den Tropfen bzw. die Raupe (Sicke) stabil zu halten, um die Bahn in befriedigender Weise mit den Flüssigkeiten zu Beschichten. Wenn jedoch die Beschichtungsgeschwindigkeit erhöht wird, ist es schwierig, den Tropfen bzw. die Raupe (Sicke) stabil zu halten.

Aus der US-Patentschrift 2 681 294 ist es bekannt, daß der Tropfen bzw. die Raupe (Sicke) in vorteilhafter Weise dadurch stabil gehalten werden kann, daß man auf einer Seite des Tropfens bzw. der Raupe (stromaufwärts in der Laufrichtung der Bahn betrachtet) einen negativen Druck erzeugt, um eine Differenz zwischen den Drucken auf den beiden Oberflächen des Tropfens bzw. der Raupe (Sicke) zu erzielen. Die Instabilität des Tropfens bzw. der Raupe kann jedoch nicht durch bloßes Lösen der Probleme, welche die Laufrichtung der Bahn und die Druckdifferenz zwischen den oberen und unteren Oberflächen des Tropfens bzw. der Raupe betreffen, eliminiert werden. Das heißt, der Tropfen bzw. die Raupe können nicht stabil gehalten werden, ohne daß gleichzeitig auch das Problem des dreidimensionalen Ausgleichs einschließlich der Stabilität des Tropfens bzw. der Raupe in Richtung der Breite des Tropfens bzw. der Raupe (die gleiche wie die Richtung der Breite der Bahn) gelöst wird.

Versuche haben gezeigt, daß in vielen Fällen ein Brechen des Tropfens bzw. der Raupe an seinen bzw. ihren Sandabschnitten beginnt. Daher muß dieses Problem vor Erhöhung der Beschichtungsgeschwindigkeit gelöst werden.

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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Tropfen bzw. die Raupe (Sicke) dadurch stabil zu halten, daß man den dreidimensionalen Ausgleich beim Aufbringen einer Beschichtungsflüssigkeit auf eine Bahn mit einer höheren Geschwindigkeit berücksichtigt. Ziel der Erfindung ist es ferner, ein System zum Aufbringen einer Beschichtungsflüssigkeit auf eine Bahn zu entwickeln, das wirksam und kostengünstig ist.

Die obengenannten Ziele werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man die negativen Drucke, die an die Randabschnitte eines Tropfens bzw. einer Raupe (Sicke) angelegt werden, höher macht als den an den zentralen Abschnitt des Tropfens bzw. der Raupe (Sicke) angelegten negativen Druck. Die Drucke auf den Seiten des Tropfens bzw. der Raupe (Sicke) halten den Tropfen bzw. die Raupe (Sicke) stabil.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in einem Tropfenbzw. Raupenbeschxchtungssystem, in dem die an die Randabschnitte eines Tropfens bzw. einer Raupe angelegten negativen Drucke höher sind als der an den zentralen Abschnitt des Tropfens bzw. der Raupe angelegte negative Druck. Dabei hält der Druck auf den Seiten des Tropfens bzw. der Raupe den Raupen bzw. die Raupe stabil.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

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Fig. 1 eine Seitenansicht einer konventionellen Gleit-Tropfen- bzw. -Raupenbeschichtungsvorrichtung;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Tropfens bzw. einer Raupe und

Fig. 3 und 4

perspektivische Ansichten von Beispielen einer erfindungsgemäßen Gleit-Tropfen- bzw. -Raupenbeschichtungsvorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer konventionellen Gleit-Tropfen- bzw. -Raupenbeschichtungsvorrichtung. Eine Bahn 2 wird transportiert, während sie auf einer Abwickelrolle 1 aufliegt, und eine Beschichtungsflüssigkeit 4, die aus einem Beschichtungskopf 3 vom Gleittrichter-Typ zugeführt wird,wird in Form einer Schicht auf die Bahn 2 aufgebracht, wobei ein Tropfen bzw. eine Raupe (Sicke) 5 entsteht (nachfolgend der Einfachkeit halber stets als "Tropfen" bezeichnet, wobei dieser Ausdruck auch "Raupe bzw. Sicke" umfaßt). Eine negative Druckkammer 6 steht mit einem Sauggebläse in Verbindung, um den Druck hinter dem Tropfen 5 negativ zu halten.

Die Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des Tropfens. Der Innendruck des Tropfens kann als im wesentlichen einheitlich angesehen werden. Deshalb wirken auf die oberen und unteren Oberflächen des Tropfens die folgenden Drucke ein:

^po - ^pi - -XT- ...CD

^pi -^pb - --τς— ■·...... (2)

so daß gelten:

^P0 ■ ^Pb ^{= σ} CVR₀ + 1/R_b) .(3)

worin bedeuten:

P_ =» Atmosphärendruck,
P, » Tropfen-Innendruck,

P, » Tropfen-Gegendruck (der Druck in der negativen Druckkammer),

ö" β Oberflächenspannung der Beschichtungsflüssigkeit

R_ = Krümmungsradius der oberen Oberfläche des Tropfens (das Vorzeichen ist positiv, wenn die obere Oberfläche nach unten konvex ist) und

R, =* Krümmungsradius der unteren Oberfläche des Tropfens (das Vorzeichen ist positiv, wenn die untere Oberfläche nach unten gekrümmt ist).

Wenn man berücksichtigt, daß unter den üblichen Beschichtungsbedingungen R > 0 und R,> 0, ergibt sich aus der Gleichung(3)

^C4)

Somit kann die Wirksamkeit des aus der obengenannten US-Patentschrift 2 681 294 bekannten Verfahrens theoretisch gewährleistet werden.

Wenn das Vakuum in der neg.Druckkammer 6 in der Fig. 1 ansteigt, nimmt im allgemeinen die Stabilität des Tropfens zu und deshalb kann leicht eine dünne Schicht aus der Besdichtungsflüssigkeit bei hoher Geschwindigkeit auf der Bahn erzeugt

werden. Wenn jedoch das Vakuum "bis auf einen Wert ansteigt, der höher ist als ein bestimmter Wert, dann kann der Tropfen reißen,, indem er nach unten gezogen wird. Daher wird das am besten geeignete Vakuum in der Kammer 6 im allgemeinen analytisch aus den Versuchsergebnissen ermittelt.

Bei einer Reihe von verschiedenen Versuchen wurde nun gefunden, daß das Brechen bzw. Reißen des Tropfens an seinen Seiten beginnt, das heißt der Tropfen wird abgeschnitten, während 7er in der Breite schrumpft. Es ist allgemein bekannt, daß dann, wenn die Dicke der Seitenabschnitte des Tropfens ansteigt, die Stabilität des Tropfens verbessert werden kann. Dieses Verfahren ist jedoch nicht praktikabel, weil die Menge der Verluste in den Seitenabschnitten der hergestellten Bahn erhöht wird .Auch muß dieTrocknungskapazi tat bis zu einem solchen Ausmaße erhöht werden, daß der dick beschichtete Abschnitt in ausreichendem Maße getrocknet werden kann.

Erfindungsgemäß ist nun der Atmosphärendruck für den mittleren Abschnitt des Tropfens höher als die negativen Drucke der beiden Seitenabschnitte des Tropfens, wodurch die Neigung der Seitenabschnitte des Tropfens, in der Breite zu schrumpfen, vermindert und der Tropfen selbst beim Aufbringen einer dünnen Schicht mit einer hohen Geschwindigkeit stabil gehalten

Die Fig. 3 zeigt in perspektivischer Ansicht mit weggeschnit tenen Teilen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleit-Tropfen- bzw. -Raupenbeschichtungsvorrichtung. In der

- ie -

Fig. 3 sind die durch die Bezugsziffern 1 bis 5 bezeichneten Komponenten die gleichen wie diejenigen der in Fig. 1 dargestellten konventionellen Gleit-Tropfen- bzw. -Raupenbeschichtungsvorrichtung. Das spezifische Merkmal dieser Ausführungsform beruht darauf, daß sie eine negative Druckkammer 6 aufweist, die verwendet wird, um den Druck hinter dem Tropfen in der konventionellen Vorrichtung negativ zu halten, wobei jedoch er findungs gemäß die Kammer 6 in drei Kammern 6 a, 6 b und 6 c unterteilt ist. Das Vakuum in jeder der beiden Seitenkammern 6 a und 6 c wird höher gemacht als dasjenige in der zentralen Kammer 6b.

Erfindungsgemäß werden die an die Randabschnitte des Tropfens angelegten Drucke auf einen Wert zwischen dem Vakuum in den negativen Druckkammern 6 a und 6 c, die an beiden Enden vorgesehen sind, und Atmosphärendruck eingestellt. Der Wert ist entsprechend den Vakua in den Kammern 6 a und 6 c frei einstellbar. Das Vakuum in der zentralen Kammer 6 b kann unabhängig von denjenigen in den beiden Endkammern 6 a und 6 c festgelegt werden. Dadurch kann eine Beschädigung des Tropfens als Folge des höheren Vakuums in dem zentralen Abschnitt des Tropfens verhindert werden. Die Neigung zum Schrumpfen der Seitenabschnitte des Tropfens kann ebenfalls verhindert werden und der Tropfen kann stabil gehalten werden.

Die Erfindung ist auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel keineswegs beschränkt. Das heißt, die Methode der Verringerung der an die Randabschnitte des Tropfens angeleg-

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- xl-

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ten Drucke kann in vielfältiger Weise modifiziert werden. So kann beispielsweise, wie in Fig. 4 dargestellt, das Ansaugen durch Schlitze bewirkt werden, um auf wirksame Weise die an die Randabschnitte des Tropfens angelegten Drucke herabzusetzen. Außerdem können die negativen Druckkammern so geformt werden, daß sie die Randabschnitte des Tropfens umgeben (nicht dargestellt).

Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf das vorstehend beschriebene Gleit-Tropfen- bzw. -Raupenbeschichtungsverfahren, sondern auch auf jedes beliebige Beschichtungsverfahren anwendbar, bei dem die Bildung eines Tropfens bzw. einer Raupe wesentlich ist. Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird erfindungsgemäß ein Tropfen bzw. eine Raupe in dem Tropfen- bzw. Raupenbeschichtungsverfahren stabil gehalten. Die erfindungsgemäß erzielten Effekte sind bedeutend, wie nachfolgend angegeben:

(1) Der Grad der Stabilität eines Tropfens bzw. einer Raupe bei einem Tropfen- bzw. Raupenbeschxchtungsverfahrens wird erhöht und dadurch kann eine stabilere "Beschichtung erzielt werden;

(2) Selbst wenn die Beschichtungsgeschwindigkeit geändert wird, kann der Tropfen bzw. die Raupe entsprechend der Änderung der Beschichtungsgeschwindigkeit stabilisiert werden und dadurch kann die Beschichtungsgeschwindigkeit erhöht werden j

(3) Selbst wenn die Beschichtungsmenge geändert wird,kann der Tropfen bzw. die Raupe entsprechend der Änderung der

BeSchichtungsmenge stabilisiert werden und dadurch kann die Dicke einer aufgebrachten Schicht herabgesetzt werden ; und

(4) der Tropfen bzw. die Raupe kann stabilisiert werden, ohne daß die Dicke der Randabschnitte des Tropfens bzw. der Raupe erhöht wird, und dadurch kann die Trocknungsgeschwindigkeit beträchtlich erhöht werden.

Die erfindungsgemäß erzielbaren Effekte werden anhand des nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispiels mehr im einzelnen beschrieben.

Beispiel

Eine einzelne Schicht einer photographischen Emulsion (mit einer Viskosität von 40 cP und einer Oberflächenspannung von 28 dyn/cm) wurde in Form einer Schicht auf eine Bahn aufgebracht unter Verwendung einer GIeit-Tropfen- bzw. -Raupenbeschichtungsvorrichtung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Fließgeschwindigkeit der Emulsion betrug 20 cm /cm«min..Bei variierenden Tropfen-Gegendrucken wurde die Beschichtung zuerst bei niedriger Geschwindigkeit durchgeführt und dann wurde die Beschichtungsgeschwindigkeit allmählich und kontinuierlich erhöht. Während dieses Vorgangs wurde die Beschichtungsgeschwindigkeit, bei der der Tropfen zerriß (brach) (als "kritische Beschichtungsgeschwindigkeit" bezeichnet), bestimmt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen I und II angegeben.

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Tabelle 1
mit einer konventionellen Vorrichtung

Tropfen-Gegendruck

Kritische Beschlchtungsgeschwindigke it

Beschichtungsmenge

Bemerkungen

-40 mrnH-O' -50 mmH₂Ö.s

—55 mmHoQ oder weniger

-90 m/min. 150 m/min.

22.2 cm³/m²

13.3 cm³/m²

Der Tropfen brach durch den großen ^Gegendruck

Tabelle II
mit einer erflndungsgemäßen Vorrichtung

Tropfen-Ge- Tropfen-Ge- britische "Be-' Geschieh- Bemerkungen

gend3nick^v gendruck schichtungsge- fcungsmenge

KZeritralals- ^beide End- schwindlgkelt

schnitt) abschnitte}

- 40^nn	mm. HLp	120	m/min.	16,	7	*	3₇ 2 cm /m	Der Tropfen brach
	OmH₂O-	230	m/min.	. S^		^m /m
- 50 mn	mmH₂Q;	190	m/min.	10,	5	S₁ 2 -cm /m
	3Hm₁H₂O	270	m/min.	7,	4	³/ 2 cm /m
- 55 mn			-
SI₂O -δΟ
-80
IH₂O -60

Wie ein Vergleich der Tabelle I mit der Tabelle II zeigt, nahm die Beschichtimgs^eschwindigkeit bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren, bei dem der negative Tropfen-Gegendruck an beiden Endabschnitten des Tropfens erhöht wurde, um 50 bis 100 % zu gegenüber derjenigen bei dem konventionellen Beschichtungsverfahren und demgemäß war die Dicke der aufgebrachten Schicht viel geringer.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert· Es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

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L e e F s e it

Claims

PAT E N TA N WA LT fc£

A. GRÜNECKER H. KINKELDEY W. STOCKMAIR

DR-ING. -AIS (CALTCCH)

K. SCHUMANN

DR REFl MAT. · DtPL-FHYS

P. H. JAKOB G. BEZOLD

DRRERNAt-DlFL-CHEM.

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILJANSTRASSE 43

25. Juni 1979

P 14 013

Fuji Photo Film Co., Ltd.

HO. 210, Hakanuma, Minami Ashigara-Shi, Kanagawa, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten einer Bahn Patentansprüche

1» Verfahren zum Beschichten einer Bahn mittels eines Tropfens bzw. einer Raupe (Sicke) eines Beschichtungsmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Bahn Beschichtungsmaterial aufbringt zur Erzeugung eines Tropfens bzw. einer Raupe (Sicke), wobei man einen ersten negativen Druck an der Stelle hinter dem Auftragspunkt des Beschich» tungsmaterials sowie einen zweiten Druck, der niedriger als der erste negative Druck ist, an den seitlichen Randabschnitten des Tropfens bzw. der Raupe (Sicke) an dem Auftragspuiakt des Beschichtungsmaterials auf die Bahn anlegt®
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man

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TELEFON (OSB) 52 2862 TELEX O5-2SSBO

TELEGPiAMME MONAPAT

TELEKOPIERER

außerdem einen gleichen zweiten Druck an beiden seitlichen Randabschnitten des Tropfens bzw. der Raupe (Sicke) erzeugt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der angelegte zweite Druck die seitlichen Randabschnitte des Tropfens bzw. der Raupe (Sicke) umgibt.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druck und der zweite Druck in einer Vakuumkammer mit einer zentralen Kammer für den ersten Druck und einem Paar peripheren Kammern für den zweiten Druck angelegt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Kammern auf den jeweiligen Seiten der zentralen Kammer angeordnet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Kammern oberhalb der zentralen Kammer angeordnet sind.
7. Vorrichtung zum Beschichten einer Bahn mit einem Überzugsmaterial zur Erzeugung eines Tropfens bzw. einer Raupe (Sicke) darauf, wobei an einen zentralen Abschnitt des Tropfens bzw, der Raupe (Sicke) während des Aufbringens des Beschichtungsmaterials ein negativer Druck angelegt wird, gekennzeichnet; durch eine Einrichtung zum Anlegen eines niedrigeren Druckes als der negative Druck an die Randabschnitte des Tropfens bzw. der Raupe (Sicke) (5).

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung umfaßt oder besteht aus einer Vakuumkammer (6), die in eine zentrale Kammer (6 b) und in ein Paar Seitenkammern (6 a, 6 c) aufgeteilt ist, die an die zentrale Kammer (6 b) angrenzen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung enthält oder besteht aus einer Vakuumkammer (6) mit einer zentralen Kammer (6 b) und einem Paar peripheren Kammern (6 a, 6 c),die oberhalb der zentralen Kammer (6b) angeordnet sind.